第三章第一二节热力发电厂的热经济性

第三章第一二节热力发电厂的热经济性第一页，共三十九页，编辑于2023年，星期四

第一节热力发电厂的热经济评价方法发电厂能量转换的过程中恒有各种损失化学能→热能→机械能→电能通过衡量能量转换过程中的能量利用程度（正平衡）或能量损失大小（反平衡）来评价火电厂的热经济性目的：研究损失产生的部位、大小、原因及其相互关系，找出减少这些热损失的方法和相应措施第二页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、两种基本分析方法（一）热量法（热效率法、热平衡法）

基于热力学第一定律——从能量转换的数量来评价其被利用的效果，即有效利用的热量与供给热量之比。

式中，Q1—外部热源供给的热量，—该动力装置的理想比内功（以热量计），—循环中各项能量损失之和（以热量计），—各项能量损失系数之和。第三页，共三十九页，编辑于2023年，星期四（二）火用方法（可用能法、做功能力法）或熵方法

基于热力学第二定律——从能量的质量来评价其效果，即有效利用的可用能与供给的可用能之比。式中:Esup—供入系统的可用能，—循环中各项不可逆因素导致的各项可用能损失之和，—循环中各项可用能损失系数之和。第四页，共三十九页，编辑于2023年，星期四若循环供入可用能是温度为T1的热源提供的热量Q1,,于是可得两种基本分析方法效率之间的关系式为：

式中，—循环火用效率，—卡诺循环效率，T1—热源温度，K，Ten—冷源（环境）温度，K。第五页，共三十九页，编辑于2023年，星期四非理想因素：给水泵不可逆(3-4’)汽机不可逆(1’-2’)蒸汽管道摩擦降压，散热(1-1’)sT322’11’4二、蒸汽动力循环——朗肯循环第六页，共三十九页，编辑于2023年，星期四热量法以热效率或热损失率来衡量能量转换过程的热经济性。用绝对量表示，即汽轮机热耗Q0、全厂热耗量Qcp，单位均为kJ/h，且Qcp

=BqL；当汽轮机的汽耗量为D0时，其实际内功率以热量为单位计为Wi，kJ/h;其轴端机械功率为Pax，kW；发电机功率为Pe，kW。

三、热量法第七页，共三十九页，编辑于2023年，星期四第八页，共三十九页，编辑于2023年，星期四第九页，共三十九页，编辑于2023年，星期四（一）火用效率与火用损火用：某种能量理论上能够可逆的转换为功的最大数量，用Ex表示热量火用、温度火用、潜热火用、压力火用、化学火用、焓火用焓火用（稳定流动工质的火用）：火用平衡关系：火用效率：

四、火用方法第十页，共三十九页，编辑于2023年，星期四

火用平衡方程的图解

火用损：热力设备eqeinwaeout第十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期四锅炉的Ex分析（燃烧）排烟过热汽1水4（3）渣燃料空气空气燃料设燃料完全是Ex（1）燃烧，烟气热量以环境为基准平均燃烧温度第十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期四锅炉的Ex分析（散热）排烟过热汽1水4（3）渣燃料空气（2）排烟，渣，散热后，可传给水的ex第十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期四锅炉的Ex分析（传热）排烟过热汽1水4（3）渣燃料空气（3）传热，水的温度远比燃气低，温差传热水得到的ex第十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期四管道的Ex分析11’sT322’11’4第十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期四管道的Ex分析11’汽机入口ex管道的ex损失////第十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期四汽轮机的Ex分析1’2’wnet’绝热sT322’11’4第十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期四汽轮机的Ex分析汽轮机最大可能作功汽轮机的ex损失1’2’wnet’汽轮机实际输出功/////第十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期四冷凝器的Ex分析32’sT322’11’4第十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期四五、两种热经济性评价方法的比较及其应用以按朗肯循环工作的同一凝汽式发电厂为实例，用两种热经济性评价方法的具体计算结果，予以对比说明。pb=14MPa，tb=560℃，p0=13.5MPa，t0=550℃，pc=0.004MPa，各项效率为b=0.9，ri=0.85，燃料发热量3738.2kJ/kg，求忽略泵功时，循环热效率、装置效率；各部分能量损失大小及百分率。计算结果如表所示：第二十页，共三十九页，编辑于2023年，星期四热量法的热损失火用方法的火用损项目数量kJ/kg所占份额%项目数量kJ/kg所占份额%锅炉373.8210锅炉2183.9258.42蒸汽管道21.010.56蒸汽管道18.080.48汽轮机汽轮机215.525.77凝汽器2083.9555.75凝汽器61.981.66装置做功1259.7033.7装置做功1259.7033.7总损失2478.79总损失2479.50动力装置效率33.7动力装置效率33.7第二十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期四第二十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期四由计算结果可知：本例中供入的热量和可用能相等，因此两种方法算得的总损失量和装置效率是相同的。热量法不区分能量品位的高低，故凝汽器的热损失为最大，而火用方法锅炉损失最大。热量法只表明能量数量转换的结果，不能揭示能量损失的本质原因。火电厂热经济指标计算，中外各国仍广泛采用热量法。第二十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期四第二节凝汽式发电厂的热经济指标我国热力发电厂采用热量法定量评价热经济性，衡量对象为汽轮发电机组或整个发电厂。常用的热经济指标主要有1、能耗（汽耗、热耗、煤耗，以每小时、每年计其耗量）2、能耗率（汽耗率、热耗率、煤耗率，以每千瓦时或兆瓦时计其能耗率，效率以%度量）。第二十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标第二十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率ηi

1.i表达式

Q0为汽轮机热耗故：绝对内效率ηi等于理想循环热效率ηt乘以汽轮机相对内效率ηri，因此可称为实际循环热效率。第二十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率ηi

2.汽轮机实际内功Wi和比内功ωi的计算

汽轮机实际内功Wi为汽耗量为D0的蒸汽在汽轮机中做出的功汽轮机比内功ωi为1kg蒸汽在汽轮机中做出的功（1）输入能量-输出能量（2）凝汽流与各级回热抽气流所做功之和（3）1kg凝汽流做功与各段抽汽流做工不足之差（4）等效于kg的凝汽流的实际焓降（5）比热耗-热量损失第二十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率ηi

3.给水泵功的处理

蒸汽初参数不高时，一般不考虑给水泵泵功；蒸汽初参数较高时，一般要考虑给水泵泵功如考虑给水泵功所带来的影响第二十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标（二）汽耗量D0和汽耗率d0

汽耗量是在电功率为Pe时汽轮发电机组的进汽量。汽轮机功率方程：

汽耗率是指汽轮发电机组每发1kWh电能所需的进汽量第二十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标（三）热耗量Q0和热耗率q0

热耗量是在电功率为Pe时汽轮发电机组所消耗热量。

热耗率是指汽轮发电机组每发1kWh电能所需的热量第三十页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标（三）热耗量Q0和热耗率q0

汽轮发电机组输入能量为汽轮机组热耗Q0，输出能量为电功率Pe，其热效率称为汽轮发电机组绝对电效率。

对于汽轮发电机组，热耗率是一个最完善的指标。

第三十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期四一、汽轮发电机组热经济性指标第三十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期四二、全厂热经济指标（一）全厂发电热经济指标全厂热耗

全厂热耗率

全厂煤耗率全厂标准煤耗率全厂发电热效率（全厂毛效率）

，三者知其一，即可根据这三个关系式求得其余两项指标

qcp

cp

第三十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期四二、全厂热经济指标（二）全厂发电热经济指标全厂供电热效率（全厂净效率）

全厂供电热耗率

全厂供电标准煤耗率第三十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期四年代1950196019701980199020002005709553463413392363352848600502448427392374我国火力发电厂历年煤耗率，g/(kWh)

标准煤耗率表明一个电厂范围内的能量转换过程的技术完善程度，也反映其管理水平和运行水平，同时也是厂际、班组间经济评比和考核的重要指标之一。

第三十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期四三、热经济指标间的变化关系（一）汽轮机组热耗率的变化与机组绝对内效率变化的关系（二）全厂标准煤耗率的变化与机组绝对内效率变化的关系第三十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期四三、热经济指标间的变化关系（三）机组绝对内效率、热耗率及全厂标准煤耗率相对变化之间的关系